JP2006271029A - 電気車駆動装置 - Google Patents
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Abstract
主電動機間の配線の容易化、更に電気車の機器の搭載スペースを有効に利用することの出
来る電気車駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから供給され
る交流電力により駆動される主電動機とを有し、前記インバータは、前記主電動機の近傍
に配置されたことを特徴とする電気車駆動装置。
【選択図】図1
Description
の構成図である。図22は、従来の電気車のブロック図である。
ルタリアクトル3、フィルターリアクトル3と接続されたVVVFインバータ4、VVV
Fインバータ4と接続された主電動機5、主電動機5を懸架した台車6、主電動機5によ
り回転する車輪7から構成されている。
VVFインバータ4に供給される。VVVFインバータ4は、架線電力を3相交流電力に
変換し、主電動機5に供給する。主電動機5は、VVVFインバータ4から供給された3
相交流電力により駆動し、車輪7を回転させる。
電気車駆動装置が駆動することにより、運行をすることが出来た。
、VVVFインバータ4や台車6に搭載された主電動機5等から構成される電気車の駆動
装置が、機器の搭載可能なスペース(車両の床下)の大部分を占有しているため、他の機
器を搭載できるスペースが少なく、小さな機器しか搭載をすることは出来なかった。
せるため、結果的にVVVFインバータ4と複数の主電動機5間の距離が長くなるので、
配線のぎ装が複雑になったり、VVVFインバータの出力線からノイズが漏れるという問
題がある。
と主電動機間の配線の容易化、更に電気車の機器の搭載スペースを有効に利用することの
出来る電気車駆動装置を提供することを目的とする。
れる交流電力により駆動される主電動機とを有し、前記インバータは、前記主電動機の近
傍に配置されたことにより達成することが出来る。
ンバータにより構成されるインバータと、前記インバータから供給される交流電力により
駆動される多相形の電動機とを有し、前記インバータは、前記主電動機の近傍に配置され
たことにより達成することが出来る。
ンバータにより構成される複数の単位インバータと、前記複数の単位インバータ毎に設け
られ、前記単位インバータを開放する開放手段と、前記単位インバータから供給される交
流電力により駆動される多相形電動機とを有し、前記複数の単位インバータは、前記主電
動機の近傍に配置されたことにより達成することが出来る。
る交流電力により駆動されるダイレクトドライブ方式の電動機とを有し、前記インバータ
と前記電動機は一体化され、前記インバータの冷却部は車両の枕器方向の中央部側に配置
されていることにより達成することが出来る。
る交流電力により駆動されるダイレクトドライブ方式の電動機と、前記インバータと前記
電動機が一体化された複数のインバータ一体型電動機とを有し、前記複数のインバータ一
体型電動機のインバータ同士が直列接続され、前記インバータの冷却部は車両の枕器方向
の中央部側に配置されていることにより達成することが出来る。
る交流電力により駆動されるダイレクトドライブ方式の電動機と、前記インバータと前記
電動機が一体化された複数のインバータ一体型電動機とを有し、前記複数のインバータ一
体型電動機のインバータ同士が並列接続され、前記インバータの冷却部は車両の枕器方向
の中央部側に配置されていることにより達成することが出来る。
する1台のインバータと、前記1台のインバータから供給される交流電力により駆動され
る一台の主電動機とを有し、前記1台の台車には、1台のインバータと1台の主電動機と
が収納されることにより達成することが出来る。
電動機間の配線の容易化、更に電気車の機器の搭載スペースを有効に利用することの出来
る電気車駆動装置を提供することができる。
本発明に基づく第1の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する
。図1は、本発明に基づく第1の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の構成図
である。図2は、本発明に基づく第1の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の
ブロック図である。図3は、本発明に基づく第1の実施の形態の電気車駆動装置が搭載さ
れる台車のA矢視図である。図4は、図3の上面図である。
するパンタグラフ2、パンタグラフ1と接続されたフィルタリアクトル3、フィルターリ
アクトル3と接続され台車6の枠内に搭載されたVVVFインバータ4、VVVFインバ
ータ4と接続された主電動機5、VVVFインバータ4と主電動機5を搭載した台車6、
主電動機5により回転する車輪7から構成されている。
力は、フィルタリアクトル3を介してVVVFインバータ4に供給される。VVVFイン
バータ4は、台車枠11と溶接若しくはボルト接続されている。VVVFインバータ4の
上方部には冷却部4aが設けられており、VVVFインバータ4を冷却する。VVVFイ
ンバータ4は、架線電力を3相交流電力に変換し、主電動機5に供給する。主電動機5は
、VVVFインバータ4から供給された3相交流電力により駆動し、車輪7を回転させる
。
行になるように配置され、歯車や継ぎ手を介して車軸8と接続される。車軸8は台車枠1
0と接続される。台車枠11は、その長手方向の一辺が、車軸8と略平行になるように配
置され、台車枠10の上面と接続される。空気バネ12は、台車枠11の上面と接続され
、車体と接続される。VVVFインバータ4は、主電動機5の略上側の空間に配置され、
配線13を介して主電動機5と接続される。
台車内に配置されるので、VVVFインバータ4と電動機5の間の距離も短くすることが
出来る。そのため、電気車駆動装置から漏れるノイズを軽減することが出来、更にVVV
Fインバータ4と主電動機5間の配線も簡略化(容易化)することが出来る。
央部(レール方向)に配置されていたVVVFインバータ4を、主電動機5の略上側に配
置しているため、電気車両の床下の中央部には他の新たな機器を配置することが出来る。
を軽減することが出来、VVVFインバータと主電動機間の配線を容易化し、更に電気車
の機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
ると説明をしているが、VVVFインバータ4の一部が台車枠11よりもはみ出ていても
VVVFインバータ4が電動機5の近傍に配置されていれば同様の効果を奏することが出
来るので、VVVFインバータ4が台車枠11よりも内側になければならないという限定
がされないことは言うまでもない。
本発明に基づく第2の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する
図5は、本発明に基づく第2の実施の形態の電気車駆動装置が搭載される台車のA矢視図
である。図6は、図5の上面図である。尚、図1乃至図4に記載したものと構造上同一の
ものについては、同符号を付して説明を省略する。
、車軸8の外側に設けられ、冷却部4aが電動機5よりも下に突き出ている。冷却部4a
を電動機5よりも下側に突き出すことによって、電気車の走行時に生ずる走行風を効果的
に冷却部4aに取り込むことが出来、冷却効率を向上させることが出来る。
車駆動装置と同様に、VVVFインバータ4が電動機5の近傍に配置されるので、VVV
Fインバータ4と電動機5の間の距離も短くすることが出来、電気車両の床下の中央部に
は他の新たな機器を配置することが出来る。
ータ4と主電動機5間の配線も簡略化(容易化)することが出来る。
することが出来、VVVFインバータと主電動機間の配線を容易化し、更に電気車の機器
の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
本発明に基づく第3の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する
図7は、本発明に基づく第3の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の構成図で
ある。図8は、本発明に基づく第3の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車のブ
ロック図である。尚、図1乃至図6に記載したものと構造上同一のものについては、同符
号を付して説明を省略する。
の直流側入力端はリアクトル3と接続され、小容量のインバータ14aの直流側出力端は
小容量のインバータ14bの直流側入力端と接続される。小容量のインバータ14bの直
流側出力端は、小容量のインバータ14cの直流側入力端と接続される。小容量インバー
タ14a〜14cの交流側出力端はそれぞれ多相式主電動機5aと接続されている。
を多数直並列に接続して構成され、主電動機5aは多相巻線15へ接続される。複数の小
容量のインバータ14a〜14cを直並列に接続してインバータを構成することによって
、各小容量のインバータ14の出力電圧高調波に位相差を持って運転することが可能にな
り、高調波を低減し磁歪音も低減されるので、モータを低騒音化することができる。
、電気車駆動装置の効率を向上する事、主電動機5aの出力の向上、主電動機5aを全密
閉化し低騒音化やメンテナンスの省力化をすることが出来る。
当該電気車駆動装置から漏れるノイズの軽減、VVVFインバータと主電動機間の配線の
容易化、更に電気車の機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
本発明に基づく第4の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する。
図9は、本発明に基づく第4の実施の形態の電気車駆動装置のブロック図である。尚、図
1乃至図8に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略す
る。
から構成され三相交流にて駆動可能な単位インバータ16を複数備えている。各単位イン
バータ16には、単位インバータ16毎に開放できるように開放手段17が各々設けられ
ている。
でも、開放手段17aにより単位インバータ16aを切り離し、単位インバータ16bか
ら主電動機5aに交流電力を供給することにが出来る。これにより、電気車も継続して運
転することが可能となる。
同様に、当該電気車駆動装置から漏れるノイズの軽減、VVVFインバータと主電動機間
の配線の容易化、更に電気車の機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
本発明に基づく第5の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する。
図10は、本発明に基づく第5の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の構成図
である。図11は、本発明に基づく第5の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車
のブロック図である。尚、図1乃至図9に記載したものと構造上同一のものについては、
同符号を付して説明を省略する。
車駆動装置では別装置となっていた主電動機とインバータを一体化しインバータ一体型電
動機9としたことを特徴としている。インバータ19は、主電動機18の反駆動側側面に
設けられ、主電動機18とインバータ19が一体化されている。
いるので、ぎ装配線を簡素化することが出来る。また、電気車にぎ装する場合にも、電動
機18のみ台車に取付ければ良いので、第1〜第4の実施の形態の電気車駆動装置のよう
に、主電動機とインバータについて別々に配置する必要がなくなり、ぎ装作業も軽減する
ことが出きる。メンテナンスする場合にも主電動機単位で諸性能を確認すれば良いため、
第1〜第4の実施の形態の電気車駆動装置に比べ、メンテンス作業を軽減することが出来
る。
るので、主電動機18とインバータ19間の距離が短くなり、当該電気車駆動装置から漏
れるノイズを軽減することが出来るとともに、VVVFインバータと主電動機間の配線の
容易化を実現することが出来る。更に主電動機18とインバータ19を一体化しているの
で、電気車両の中央の機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
)に、インバータ19を相毎に分割配置するという構成にするという構成にすると、各相
に分割されたインバータを均一に冷却することが出来るので好ましい。
本発明に基づく第6の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する。
図12は、本発明に基づく第6の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の構成図
である。尚、図1乃至図11に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付
して説明を省略する。
構成されるインバータ郡20と主電動機18を一体化し、インバータ郡20と主電動機5
の冷却器についても一体化したことを特徴としている。
成する小容量インバータ14及び主電動機18には、内部に冷却液が流れる冷却管が接続
されている。小容量インバータ14及び主電動機18と接続される冷却管はラジエター2
1と接続される。
を冷却した冷却液は、ラジエター21へと流入し冷却され、再び小容量インバータ14や
主電動機15を冷却する。冷却液は、主電動機18の回転を利用し循環する。
)を同一の冷却器により冷却することが出来るので、機器の大きさ、重量、コストの点か
らは効率的な装置となる。
るので、主電動機18とインバータ19間の距離が短くなり、当該電気車駆動装置から漏
れるノイズを軽減することが出来るとともに、VVVFインバータと主電動機間の配線の
容易化を実現することが出来る。更に主電動機18とインバータ19を一体化しているの
で、電気車両の中央の機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
環するものとしたが、ポンプを取り付け冷却液を循環させる構成としても良い。
本発明に基づく第7の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する。
図13は、本発明に基づく第7の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の構成図
である。図14は、第7の実施の形態の電気車駆動装置の変形例である。図15は、第7
の実施の形態の電気車駆動装置の変形例である。尚、図1乃至図12に記載したものと構
造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
動機22とインバータ19を一体化し、インバータ19を車両の枕木方向の中央部側に配
置し、インバータ19を直列接続したことを特徴としている。
の枕器方向の中央部側に配置されている。
るので、スカート等が装備された高速電気車においては、走行風を効率的に取り込むこと
が可能となる。スカート等が装備された高速電気車に本実施形態の電気車駆動装置を採用
することによって、防音効果も向上することが出来る。
るので、主電動機18とインバータ19間の距離が短くなり、当該電気車駆動装置から漏
れるノイズを軽減することが出来るとともに、VVVFインバータと主電動機間の配線の
容易化を実現することが出来る。更に主電動機18とインバータ19を一体化しているの
で、電気車両の中央の機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
た電気車駆動装置は、インバータ19を並列接続している点で図13に示した電気車駆動
装置と異なる。図15は、ダイレクトドライブ方式の主電動機22が、各車輪毎ではなく
両輪に対して設けられている点が異なる。
発明に基づく第2の実施の形態の電気車駆動装置を組み合わせて、冷却器を電動機の下側
に設け走行風を効果的に取り込むという構成が考えられる。
本発明に基づく第8の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する。
図16は、本発明に基づく第8の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した台車の構成図で
ある。図17は、第8の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の一例である。図
18は、第8の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した電気車の一例である。尚、図1乃
至図15に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する
。
実施の形態の電気車駆動装置と異なる点は、一台の台車6に一台のインバータ4と一台の
主電動機5を搭載した点である。
11とボルト締結若しくは溶接により接続され、主電動機5に電力を供給する。
主電動機5を搭載しているので、インバータ4及び主電動機5を大きくすることが出来る
。
電動機5の近傍に配置されるので、VVVFインバータ4と電動機5の間の距離も短くす
ることが出来、電気車両の床下の中央部には他の新たな機器を配置することが出来る。
ータ4と主電動機5間の配線も簡略化(容易化)することが出来る。
することが出来、VVVFインバータと主電動機間の配線を容易化し、更に電気車の機器
の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
した電気車では、従来の電気車のように動力車と付随車という切り分けをせずに、すべて
の台車6にインバータ4及び主電動機5が搭載されている。
ストや部品管理費等を削減することが出来る。
軸の空転も引き起こしてしまい駆動力が低下してしまうという現象が起きていたが、本実
施の形態の電気車駆動装置の場合は、このような現象は起こらない。
は、本実施の形態の電気車駆動装置を連接台車に適用した電気車の構成図である。
生じる電磁騒音が客室から遠ざかるので、客室内を低騒音化することが出来る。
明しているが、第5乃至第7の実施の形態の電気車駆動装置のようにインバータ4と主電
動機5を一体化していても、同様の効果を得られるためインバータ一体型電動機一台を、
一台の台車に配置するという構成でも良い。また、主電動機5を多相式の主電動機5aに
しても同様の効果が得られるので、一台の台車に一台のインバータ(単位インバータ16
から構成されるものでも良いし、小容量のインバータ14aから構成されるものでも良い
)と主電動機5aという構成にしても良い。
本発明に基づく第9の実施の形態の電気車駆動装置について図を参照し詳細に説明する。
図19は、本発明に基づく第9の実施の形態の電気車駆動装置を搭載した台車の構成図で
ある。図20は、インバータに設定されるIPアドレスの一例である。尚、図1乃至図1
8に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
ークを利用して複数のインバータ5aを集中的に制御することを特徴としている。
伝送線24を介して接続されている。集中制御器23は、各インバータに設定されたIP
アドレスに基づき、各機器からの機器情報を判別し、出力の制御を行う。
ビット中のビット15〜8の8ビットに割り振り、最下位4bitに機器番号を割り振り
、下位8ビット中のビット7〜4の4ビットに号車番号を割り振ることにより構成されて
いる。そのため、最下位8bitによって表されるアドレスの最後の数字(192.16
8.10.3の場合は、3の事)は、号車番号と機器番号により算出される。IPアドレ
スが設定されていない各インバータにIPアドレスを設定する際には、車両に搭載された
号車設定器(図示しない)から号車番号を受け取り、号車番号を最下位4bitに割り振
る。次に、車両に搭載された編成番号設定器(図示)から編成番号を受け取り、下位16
ビット中のビット15〜8の8ビットに編成番号を割り振る。最後に、機器番号を設定す
る。
機器情報に基づき、集中的に各インバータを制御することが出来るので、たとえば故障等
があった場合でも、故障していないインバータの出力を少しずつ上げることによって電気
車全体の出力を維持することが可能となる。
軽減することが出来、VVVFインバータと主電動機間の配線を容易化し、更に電気車の
機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
を接続しているが、インバータ5aと集中制御器23間を無線により接続すれば、各イン
バータに伝送線を引き通す必要がなくなるので、ぎ装が簡易化され、機器の搭載スペース
をより有効に利用することが出来る。また、集中制御器23からインバータ5aへの指令
やインバータ5aから集中制御器23への機器情報の送受信を、動力線に信号を用いて行
うようにしても、機器の搭載スペースを有効に利用することが出来る。
2 パンタグラフ
3 フィルタリアクトル
4 VVVFインバータ
5 主電動機
6 台車
7 車輪
8 車軸
9 インバータ一体型電動機
10 台車枠
11 台車枠
12 空気バネ
13 配線
14 小容量インバータ
15 多相巻線
16 単位インバータ
17 開放手段
18 主電動機
19 インバータ
20 インバータ
21 ラジエター
22 インバータ
23 集中制御器
24 伝送線
Claims (15)
- 直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから供給される交流電力により駆動される主電動機とを有し、
前記インバータは、前記主電動機の近傍に配置されたことを特徴とする電気車駆動装置。 - 直流電力を交流電力に変換する小容量のインバータと、
複数の前記小容量インバータにより構成されるインバータと、
前記インバータから供給される交流電力により駆動される多相形の電動機とを有し、
前記インバータは、前記主電動機の近傍に配置されたことを特徴とする電気車駆動装置。 - 直流電力を交流電力に変換する小容量のインバータと、
複数の前記小容量インバータにより構成される複数の単位インバータと、
前記複数の単位インバータ毎に設けられ、前記単位インバータを開放する開放手段と、
前記単位インバータから供給される交流電力により駆動される多相形電動機とを有し、
前記複数の単位インバータは、前記主電動機の近傍に配置されたことを特徴とする電気車
駆動装置。 - 前記請求項1乃至請求項2記載の電気車駆動装置において、
前記インバータの冷却部が前記電動機よりも下側に突き出て配置されていることを特徴と
する電気車駆動装置。 - 前記請求項3記載の電気車駆動装置において、
前記単位インバータの冷却部が前記電動機よりも下側に突き出て配置されていることを特
徴とする電気車駆動装置。 - 前記請求項1乃至請求項2記載の電気車駆動装置において、
前記インバータと前記電動機を一体化して構成したことを特徴とする電気車駆動装置。 - 前記請求項3記載の電気車駆動装置において、
前記単位インバータと前記電動機を一体化して構成したことを特徴とする電気車駆動装置
。 - 前記請求項6記載の電気車制御装置において、
前記インバータと前記電動機と係合し、内部に冷却液が流れる冷却管と、
前記冷却管と係合し、冷却液を冷却するラジエターとを有し、
前記冷却管を流れる冷却液が循環することを特徴とする電気車駆動装置。 - 前記請求項7記載の電気車制御装置において、
前記単位インバータと前記電動機と係合し、内部に冷却液が流れる冷却管と、
前記冷却管と係合し、冷却液を冷却するラジエターとを有し、
前記冷却管を流れる冷却液が循環することを特徴とする電気車駆動装置。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから供給される交流電力により駆動されるダイレクトドライブ方式の電動
機とを有し、
前記インバータと前記電動機は一体化され、前記インバータの冷却部は車両の枕器方向の
中央部側に配置されていることを特徴とする電気車駆動装置。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから供給される交流電力により駆動されるダイレクトドライブ方式の電動
機と、
前記インバータと前記電動機が一体化された複数のインバータ一体型電動機とを有し、
前記複数のインバータ一体型電動機のインバータ同士が直列接続され、
前記インバータの冷却部は車両の枕器方向の中央部側に配置されていることを特徴とする
電気車駆動装置。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから供給される交流電力により駆動されるダイレクトドライブ方式の電動
機と、
前記インバータと前記電動機が一体化された複数のインバータ一体型電動機とを有し、
前記複数のインバータ一体型電動機のインバータ同士が並列接続され、
前記インバータの冷却部は車両の枕器方向の中央部側に配置されていることを特徴とする
電気車駆動装置。 - インバータや主電動機が収納される1台の台車と
直流電力を交流電力に変換する1台のインバータと、
前記1台のインバータから供給される交流電力により駆動される一台の主電動機と
を有し、
前記1台の台車には、1台のインバータと1台の主電動機とが収納されることを特徴とす
る電気車駆動装置 - 前記請求項13記載の電気車駆動装置において、
前記1台のインバータと前記1台の主電動機は一体化されていることを特徴とする電気車
駆動装置。 - 前記請求項13記載の電気車駆動装置において、
複数の前記インバータ毎に個別のIPアドレスを設け、
前記インバータ毎の個別のIPアドレスを利用し、複数の前記インバータを集中制御する
集中制御器とを備えたことを特徴とする電気車駆動装置。
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